云鼎大数据888元建站,wordpress shortcodes,上海建设安检站网站,唐山地区网站开发公司本篇来介绍信号量与PV原语的一些知识#xff0c;并介绍其在前趋图上的应用分析。本篇的知识属于操作系统部分的通用知识#xff0c;在嵌入式软件开发中#xff0c;同样会用到这些知识。
1 信号量
信号量是最早出现的用来解决进程同步与互斥问题的机制#xff08;可以把信…本篇来介绍信号量与PV原语的一些知识并介绍其在前趋图上的应用分析。本篇的知识属于操作系统部分的通用知识在嵌入式软件开发中同样会用到这些知识。
1 信号量
信号量是最早出现的用来解决进程同步与互斥问题的机制可以把信号量视为一个加锁标志位实现对临界资源互斥的访问。
信号量是一个整数
当信号量S0时代表可供并发使用的资源数量当信号量S0时代表已经没有可用资源S的绝对值表示当前等待该资源的进程数
利用信号量可以实现进程的互斥与同步
2 PV原语
2.1 P原语wait
P原语申请资源相当于wait阻塞进程操作的动作是
sem减1若sem减1后仍0则执行P操作的进程继续执行若sem减1后0则执行P操作的进程被阻塞后进入与该信号相对应的队列中然后转进程调度
2.2 V原语signl
V原语释放资源相当于signal激活进行操作的动作是
sem加1若sem加1后0则执行V操作继续执行若sem加1后仍0表明有进程阻塞在该类资源上则从该信号的等待队列中唤醒一等待进程然后再返回原进程继续执行或转进程调度 注意PV操作对于每一个进程来说都只能进行一次而且必须成对使用。在PV原语执行期间不允许有中断的发生。 2.3 P、V操作
PV原语的执行顺序
执行P操作信号量减一然后进行对共享资源的访问V操作信号量加一
PV操作中关于信号量的计算
某系统有n个进程共享资源RR是可用数为m其中nm。若采用PV操作则信号量S的取值范围是多少
分析
信号量的最大值即可用资源的数据即m信号量的最小值即最多能阻塞的进程数量然后取负数本例中最大阻塞数为n-m所以信号量S的取值范围是 -(n-m)~m
3 信号量与PV操作的应用
3.1 实现进程互斥
为使多个进程互斥的访问某临界资源例如一台打印机
须为该资源设置一个互斥信号量mutex并设其初值为1然后各进程访问资源的临界区CS置于wait(mutx)和signal(mutex)之间即可
semaphore mtuex 1; //表示打印机互斥/共享资源void process1() //进程1
{//...wait(mutx); //P操作信号量-1//使用打印机signal(mutex); //V操作信号量1//...
}void process2() //进程2
{//...wait(mutx);//P操作信号量-1//使用打印机signal(mutex);//V操作信号量1//...
}这里简单分析一下 只有一台打印机所以信号量初值是1 wait(mutx)即P操作信号量减1例如 当第一个进程使用打印机时信号量减为0没有进程阻塞当第二个进程也使用打印机时信号量再减1变为-1小于0了说明有进程阻塞就是第二个进程阻塞当第三个进程也使用打印机时信号量再减1变为-2也小于0了说明有进程阻塞就是第三个进程阻塞 signal(mutex)即V操作信号量加1例如 当第一个进程使用打印机完毕时信号量加1变为-1仍小于0说明激活一个进程后仍有进程阻塞例如第二个进程可以使用打印机了第三个进程仍在等待当第二个进程使用打印机完毕时信号量加1变为0说明激活一个进程后没有进程阻塞第二个进程可以使用打印机了当第三个进程使用打印机完毕时信号量加1变为1
3.2 实现前趋关系前趋图
这里先简单介绍下前趋图 前趋图是为了描述一个程序的各部分间的依赖关系或者是一个大的计算的各个子任务间的因果关系的图示。 前趋图中的每个结点可以表示一条语句、一个程序段或一个进程 结点间的有向边表示两个结点之间存在的偏序Partial Order或前趋关系 3.2.1 例子1
进程P1P5的前趋图如下所示若用PV操作控制进程P1P5并发执行的过程需要设置5个信号量S1~S5且信号量的初值都是0。
根据以上描述下图中的a~e处分别该填什么 分析根据文字描述对照图中信息可先将P(S1)和P(S3)在图中标注出来进而可推出信号量S1和S3以及V操作V(S1)和V(S3)。
然后假设P1到P3使用的信号量S3P3到P5使用的信号量S4P4到P5使用的信号量S5即可推导出剩余的PV操作。 3.2.2 例子2
进程P1P6的前趋图如下所示若用PV操作控制进程P1P6进程同步与互斥的程序如下则呈现中中的①~⑥处分别该填什么 分析根据程序中的描述对照图中信息可先将程序中已表示的PV操作标注出来并标注出①~⑥在图中的位置。
然后假设P1到P2使用的信号量S1P4到P6使用的信号量S7P5到P6使用的信号量S8即可推导出剩余的PV操作 4 总结
本篇介绍了信号量与PV原语的基础知识点并介绍了PV操作的一些应用实现进程互斥和实现前趋关系前趋关系中使用前趋图来实例分析PV操作影响信号量变化的具体运行过程。
